专利名称：一种用于自吸泵的外环式高效启动系统及其启动方法
技术领域：
本发明属于自吸泵技术领域，具体涉及一种用于自吸泵的外环式高效启动系统及其启动方法。
背景技术：
普通的离心泵不具备自吸功能，当离心泵的叶轮处于在液面以上，在每次启动离心泵前，都需要对离心泵进行预先灌液，因此普通离心泵的启动和使用很不方便。自吸泵是通过结构上设计和改进，实现在泵启动前不需灌水(首次启动除外)，经短时间运转靠泵本身的作用将液体吸上而实现泵的正常运转。
目前自吸泵按作用原理主要可分以下几类I、气液混合式自吸泵，包括内混式和外混式自吸泵。气液混合式自吸泵工作原理平时在泵内有一定的液体，泵启动后由于叶轮的旋转作用，吸入管路的空气和水充分混合，并被排到气液分离室。气液分离室上部的气体逸出，下部水通过回流装置返回叶轮，重新和吸入管路的剩余气体混合，直到把泵及进水管路内的气体全部排尽,完成自吸过程。上述中的气液分离室和回流装置均设置在泵的内部，而自吸工作也主要依靠上述气液分离室和回流装置来完成，这种自吸泵的回流装置在完成自吸工作后仍然处于回流状态，存在着较大的水力损失，使泵的工作效率有较大的降低。同时由于泵的气液分离室与涡壳、回流装置同为一体，因此使泵的流道复杂，加工难度较大，往往加工结果很难与设计一致，造成较大的制造误差，这种误差会造成一定的水力损失。有时为了使气液分离室有足够的液体，还会在泵的入口法兰出增加一个止回阀，这也同样加大泵的水力损失降低泵效。上述的种种问题除了会造成泵的效率低下外，还带了另外一个问题，即由于有额外的水力损失使得泵的自吸高度和自吸时间受到较大的影响。在设计这种自吸泵时，为了回流装置不至于使泵效降低太多，往往会最大限度地减少有效回流容积，这样则使这种自吸泵工作时形成的真空度大打折扣，并大大影响了自吸效果。综上所述，气液混合式自吸泵具有效率低、自吸时间长、自吸高度不高等缺点，但由于其使用寿命长且成本相对较低，故仍是目前自吸泵的主要类型。2、水环式自吸泵水环式自吸泵是将水环轮和水泵叶轮组合在一个涡壳内，借助水环轮将气体排出，以实现自吸功能。这种自吸泵由于水环轮在自吸完成后还在耗能，存在有额外的功率损失，会使泵效率有一定的降低。该种泵具有自吸时间较短的优点，但其效率相对较低、制造成本高、使用寿命短等原因，一般较少采用。3、射流式自吸泵由离心泵和喷射泵组合而成，通过喷射泵工作形成真空，以实现自吸功能。该种自吸泵具有效率高、自吸时间短等优点，但由于其制造和运行成本高、使用现场需要设置气源等其他的使用附加条件，故造成射流式自吸泵的适用性较差，因此这种自吸泵一般也较少采用。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于自吸泵的外环式高效启动系统，本启动系统结构简单，启动快速，主泵流道简单、便于加工，流道流动性大为改良，提高了泵的水力效率，因此大大提高了主泵的运行效率。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种用于自吸泵的外环式高效启动系统，包括主泵，主泵通过进水管路与水池相连通，所述水池的液面低于主泵入水口的最底端，本外环式高效启动系统还包括如下装置泵入口调节阀，设置在主泵的进水管路上，用于调节进水管路的开度大小；
泵出口调节阀，设置在主泵的出水管路上，用于调节出水管路的开度大小；气液分离装置，用于与主泵相连以构成一个循环管路，且气液分离装置的进水端与泵出口调节阀和主泵出水口之间的出水管路相连，气液分离装置的出水端与泵入口调节阀和主泵入水口之间的进水管路相连；第一压力检测装置，设置在泵入口调节阀与水池之间的进水管路上，用于检测并显示泵入口调节阀之前的进水管路的压力值；第二压力检测装置，设置在气液分离装置的出水端与主泵之间的进水管路上，用于检测并显示气液分离装置出水端与主泵之间的进水管路的压力值；第三压力检测装置，设置在泵出口调节阀与主泵之间的出水管路上，用于检测并显示泵出口调节阀与主泵之间的出水管路的压力值。本用于自吸泵的外环式高效启动系统还可以通过以下方式得以进一步实现优选的，所述第一压力检测装置为真空表，第二压力检测装置为压力真空表，第三压力检测装置为压力表。优选的，所述气液分离装置包括气液分离槽，气液分离槽与所述出水管路之间的连接管路上设置有槽入口调节阀，气液分离槽与所述进水管路之间的连接管路上设置有槽出口调节阀；所述气液分离槽的槽底高于主泵内腔的最顶端。进一步的，所述气液分离槽上设置有溢流管。作为本发明的另一种进一步的技术方案，所述气液分离槽上设置有用于显示液面高度的液位检测装置。更进一步的，所述泵入口调节阀、泵出口调节阀、槽入口调节阀和槽出口调节阀均为电动调节阀门，且均与控制装置的信号输出端电连接；所述第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置以及液位检测装置的信号输出端均与控制装置的信号输入端电连接。本发明的目的之二是提供一种上述用于自吸泵的外环式高效启动系统的启动方法，所述启动方法的操作步骤如下 I )、关闭泵入口调节阀和泵出口调节阀，开启槽入口调节阀和槽出口调节阀，启动主泵，使水流在主泵和气液分离槽之间循环流动；2)、在槽出口调节阀处于全开状态下，逐渐调节槽入口调节阀的开度以使得第三压力检测装置显示为主泵处于正常运转工况；3)、然后逐渐调节槽出口调节阀的开度以调整第二压力检测装置显示的压力值，当第二压力检测装置显示的压力值小于第一压力检测装置显示的压力值时，打开泵入口调节阀以使主泵得以自水池中抽水或气液混合物；4)、当溢流管中有水流出时，关闭槽出口调节阀，然后打开泵出口调节阀，再关闭槽入口调节阀，此时主泵启动成功。本发明的目的之三是提供一种上述用于自吸泵的外环式高效启动系统的启动方法，所述启动方法的操作步骤如下I)、关闭泵入口调节阀和泵出口调节阀，开启槽入口调节阀和槽出口调节阀，启动主泵，使水流在主泵和气液分离槽之间循环流动；
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2)、在槽出口调节阀处于全开状态下，逐渐调节槽入口调节阀的开度以使得第三压力检测装置显示为主泵处于正常运转工况；3)、然后逐渐调节槽出口调节阀的开度以调整第二压力检测装置显示的压力值，当第二压力检测装置显示的压力值小于第一压力检测装置显示的压力值时，打开泵入口调节阀以使主泵得以自水池中抽水或气液混合物；4)、当液位检测装置指示气液分离槽中的液面达到设定液位时，关闭槽出口调节阀，然后打开泵出口调节阀，再关闭槽入口调节阀，此时主泵启动成功。优选的，所述泵入口调节阀、泵出口调节阀、槽入口调节阀和槽出口调节阀均为电动调节阀门，且均与控制装置的信号输出端电连接；所述第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置以及液位检测装置的信号输出端均与控制装置的信号输入端电连接，此时则可以通过控制装置按照事先设定的程序自动启动主泵，从而进一步提高了主泵的启动速度。上文中所述的主泵处于正常运转工况也即主泵的运行状况较为稳定，所述正常运转工况包括但不限于主泵的额定工况，当主泵处于额定工况时，此时第三压力检测装置应当显示为主泵额定压力值。本发明具有以下有益效果I)、本发明在主泵的外侧设置气液分离槽，并使气液分离槽与主泵相连以构成一个泵外循环管路；同时主泵、泵入口调节阀、泵出口调节阀、气液分离槽、槽入口调节阀、槽出口调节阀以及第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置共同构成一个真空调节系统。所述真空调节系统用来促成液体在泵外循环管路中的循环流动，并造成主泵进水管路处于真空状态以向主泵内吸入气体和液体，主泵中吸入的气体在气液分离槽中得以排出，最终使主泵形成自吸，完成启动过程。2)、由上述可知，本发明中的主泵与气液分离槽分体设置，因此本发明中的主泵流道简单、便于加工，且主泵流道的流动性大为改良，大大提高了主泵的水力效率。3)、由于本发明中的主泵本身不设置回流孔，因此使得本发明的主泵结构简单，不但降低了主泵的体积重量，而且提高了主泵的加工工艺性，并极大地降低了加工难度和复杂性，还大大增加了主泵的容积效率，提高了主泵的运行效率。4)、本发明中的主泵运行效率高于传统自吸泵5 10个百分点，节能效果明显。5)、本启动系统充分利用了液体流动的连续性，较大幅度地提高了排气速度，从而使主泵的自吸时间短，主泵的启动较为高效快速。6)、本启动系统取消了原先设置在主泵入口的单向阀，因而减少了主泵的入口阻力，增加主泵的入口真空度和自吸高度。
图1、2均为本外环式高效启动系统的结构示意图。图中标记的含义如下I一槽出口调节阀 2—第一压力检测装置3—泵入口调节阀4 一第二压力检测装置5—主泵6—第三压力检测装置
7—泵出口调节阀 8—槽入口调节阀 9 一气液分离槽10—溢流管11一进水管路 12—出水管路13—水池14 一控制装置
具体实施例方式如图I所示，一种用于自吸泵的外环式高效启动系统，包括如下组成部分主泵5，主泵5通过进水管路11与水池13相连通，所述水池13的液面低于主泵5入水口的最底端。泵入口调节阀3，设置在主泵5的进水管路11上，用于调节进水管路11的开度大小。泵出口调节阀7，设置在主泵5的出水管路12上，用于调节出水管路12的开度大小。气液分离装置，用于与主泵5相连以构成一个泵外循环管路，且气液分离装置的进水端与泵出口调节阀7和主泵5出水口之间的出水管路12相连，气液分离装置的出水端与泵入口调节阀3和主泵5入水口之间的进水管路11相连。第一压力检测装置2，设置在泵入口调节阀3与水池13之间的进水管路11上，用于检测并显示泵入口调节阀3之前的进水管路11的压力值。第二压力检测装置4，设置在气液分离装置的出水端与主泵5之间的进水管路11上，用于检测并显示气液分离装置出水端与主泵5之间的进水管路11的压力值。第三压力检测装置6，设置在泵出口调节阀7与主泵5之间的出水管路12上，用于检测并显示泵出口调节阀7与主泵5之间的出水管路12的压力值。当本外环式高效启动系统运行时，关闭泵入口调节阀3和泵出口调节阀7，启动主泵5，使水流在主泵5和气液分离装置之间循环流动，调节气液分离装置与主泵5的连接管路的开度大小，造成主泵进水管路处于真空状态，然后打开泵入口调节阀3，以使得主泵5吸入气体和液体，主泵5中吸入的气体在气液分离装置中得以排出，当主泵5运行达到设定时间或者气液分离装置达到设定状态后，主泵形成自吸以完成启动过程。优选的，所述第一压力检测装置2为真空表，第二压力检测装置4为压力真空表，第三压力检测装置6为压力表。优选的，所述气液分离装置包括气液分离槽9，气液分离槽9与所述出水管路12之间的连接管路上设置有槽入口调节阀8，气液分离槽9与所述进水管路12之间的连接管路上设置有槽出口调节阀I ;所述气液分离槽9的槽底高于主泵5内腔的最顶端。如图I所不,所述气液分尚槽9上设置有溢流管10。作为本发明的另一种技术方案，所述气液分离槽9上设置有用于显示液面高度的液位检测装置。液位检测装置和溢流管10的功能均是用于指示气液分离槽9中的液面高度，以更有利于操作人员判断系统的运行状态。更进一步的，所述泵入口调节阀3、泵出口调节阀7、槽入口调节阀8和槽出口调节阀I均为电动调节阀门，且均与控制装置14的信号输出端电连接；所述第一压力检测装置
2、第二压力检测装置4、第三压力检测装置6以及液位检测装置的信号输出端均与控制装 置14的信号输入端电连接。 当外环式高效启动系统中设置有控制装置以后，整个启动过程可以通过控制装置按照设定程序自动完成，从而使启动过程更加快速高效。下面分别通过两个实施例来说明本启动系统的运行过程。实施例I如图I所示，主泵额定流量12. 5m3/h,额定扬程32m，自吸高度5m。本实施例中的外环式高效启动系统不含有控制装置，且气液分离槽9上仅设置有溢流管10。I)、关闭泵入口调节阀3和泵出口调节阀7，开启槽入口调节阀8和槽出口调节阀1，启动主泵5，使水流在主泵5和气液分离槽9之间循环流动；2)、在槽出口调节阀I处于全开状态下，逐渐调节槽入口调节阀8的开度以使得第三压力检测装置6显示为主泵额定压力值O. 32MPa ；3)、然后逐渐调节槽出口调节阀I的开度以调整第二压力检测装置4显示的压力值，当第二压力检测装置4显示的压力值比第一压力检测装置2显示的压力值小O. 005MPa时，打开泵入口调节阀3以使主泵5得以自水池13中抽水；4)、当溢流管10中有水流出时，关闭槽出口调节阀1，然后打开泵出口调节阀7，再关闭槽入口调节阀8，此时主泵5启动成功。实施例2如图2所示，主泵额定流量12. 5m3/h，额定扬程32m，自吸高度5m。本实施例中的外环式高效启动系统含有控制装置，且气液分离槽9上设置有液位检测装置。所述泵入口调节阀3、泵出口调节阀7、槽入口调节阀8和槽出口调节阀I均为电动调节阀门，且均与控制装置14的信号输出端电连接；所述第一压力检测装置2、第二压力检测装置4、第三压力检测装置6以及液位检测装置的信号输出端均与控制装置14的信号输入端电连接；主泵5可以通过控制装直14启动，也可以手动启动。I)、控制装置14关闭泵入口调节阀3和泵出口调节阀7，开启槽入口调节阀8和槽出口调节阀1，启动主泵5，使水流在主泵5和气液分离槽9之间循环流动；2)、在槽出口调节阀I处于全开状态下，控制装置14按照设定程序逐渐调节槽入口调节阀8的开度以使得第三压力检测装置6显示为主泵额定压力值O. 32MPa ；3)、然后控制装置14按照设定程序逐渐调节槽出口调节阀I的开度以调整第二压力检测装置4显示的压力值，当第二压力检测装置4显示的压力值比第一压力检测装置2显示的压力值小O. 005MPa时，控制装置14打开泵入口调节阀3以使主泵5得以自水池13中抽水；
4)、当液位检测装置指示气液分离槽9中的液面达到设定液位时，控制装置14接收到液位检测装置传来的信号，控制装置14随后发出信号关闭槽出口调节阀1，然后打开泵出口调节阀7，再关闭槽入口调节阀8，此时主泵5启动成功。
权利要求
1.一种用于自吸泵的外环式高效启动系统，包括主泵(5)，主泵(5)通过进水管路(11)与水池(13)相连通，所述水池(13)的液面低于主泵(5)入水口的最底端，其特征在于本外环式高效启动系统还包括如下装置 泵入口调节阀(3)，设置在主泵(5)的进水管路(11)上，用于调节进水管路(11)的开度大小； 泵出口调节阀(7)，设置在主泵(5)的出水管路(12)上，用于调节出水管路(12)的开度大小； 气液分离装置，用于与主泵(5)相连以构成一个循环管路，且气液分离装置的进水端与泵出口调节阀(7)和主泵(5)出水口之间的出水管路(12)相连，气液分离装置的出水端与泵入口调节阀(3 )和主泵(5 )入水口之间的进水管路(11)相连； 第一压力检测装置(2 )，设置在泵入口调节阀(3 )与水池(13 )之间的进水管路(11)上，用于检测并显示泵入口调节阀(3)之前的进水管路(11)的压力值； 第二压力检测装置(4)，设置在气液分离装置的出水端与主泵(5)之间的进水管路(11)上，用于检测并显示气液分离装置出水端与主泵(5)之间的进水管路(11)的压力值； 第三压力检测装置(6)，设置在泵出口调节阀(7)与主泵(5)之间的出水管路(12)上，用于检测并显示泵出口调节阀(7)与主泵(5)之间的出水管路(12)的压力值。
2.根据权利要求I所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统，其特征在于所述第一压力检测装置(2)为真空表，第二压力检测装置(4)为压力真空表，第三压力检测装置(6)为压力表。
3.根据权利要求I或2所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统，其特征在于所述气液分离装置包括气液分离槽(9)，气液分离槽(9)与所述出水管路(12)之间的连接管路上设置有槽入口调节阀(8)，气液分离槽(9)与所述进水管路(12)之间的连接管路上设置有槽出口调节阀(I);所述气液分离槽(9)的槽底高于主泵(5)内腔的最顶端。
4.根据权利要求3所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统，其特征在于所述气液分离槽(9 )上设置有溢流管(10 )。
5.根据权利要求3所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统，其特征在于所述气液分离槽(9)上设置有用于显示液面高度的液位检测装置。
6.根据权利要求5所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统，其特征在于所述泵入口调节阀(3)、泵出口调节阀(7)、槽入口调节阀(8)和槽出口调节阀(I)均为电动调节阀门，且均与控制装置(14)的信号输出端电连接；所述第一压力检测装置(2)、第二压力检测装置(4)、第三压力检测装置(6)以及液位检测装置的信号输出端均与控制装置(14)的信号输入端电连接。
7.一种根据权利要求4所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统的启动方法，其特征在于包括如下步骤 1)、关闭泵入口调节阀(3)和泵出口调节阀(7)，开启槽入口调节阀(8)和槽出口调节阀(1)，启动主泵(5)，使水流在主泵(5)和气液分离槽(9)之间循环流动； 2)、在槽出口调节阀(I)处于全开状态下，逐渐调节槽入口调节阀(8)的开度以使得第三压力检测装置(6)显示为主泵处于正常运转工况； 3)、然后逐渐调节槽出口调节阀(I)的开度以调整第二压力检测装置(4)显示的压力值，当第二压力检测装置(4)显示的压力值小于第一压力检测装置(2)显示的压力值时，打开泵入口调节阀(3 )以使主泵(5 )得以自水池(13 )中抽水或气液混合物； 4)、当溢流管(10)中有水流出时，关闭槽出口调节阀(1)，然后打开泵出口调节阀(7)，再关闭槽入口调节阀(8)，此时主泵(5)启动成功。
8.一种根据权利要求5所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统的启动方法，其特征在于包括如下步骤 1)、关闭泵入口调节阀(3)和泵出口调节阀(7)，开启槽入口调节阀(8)和槽出口调节阀(1)，启动主泵(5)，使水流在主泵(5)和气液分离槽(9)之间循环流动； 2)、在槽出口调节阀(I)处于全开状态下，逐渐调节槽入口调节阀(8)的开度以使得第三压力检测装置(6)显示为主泵处于正常运转工况； 3)、然后逐渐调节槽出口调节阀(I)的开度以调整第二压力检测装置(4)显示的压力值，当第二压力检测装置(4)显示的压力值小于第一压力检测装置(2)显示的压力值时，打开泵入口调节阀(3 )以使主泵(5 )得以自水池(13 )中抽水或气液混合物； 4)、当液位检测装置指示气液分离槽(9)中的液面达到设定液位时，关闭槽出口调节阀(1)，然后打开泵出口调节阀(7)，再关闭槽入口调节阀(8)，此时主泵(5)启动成功。
9.根据权利要求8所述的用于自吸泵的外环式高效启动系统的启动方法，其特征在于所述泵入口调节阀(3 )、泵出口调节阀(7 )、槽入口调节阀(8 )和槽出口调节阀(I)均为电动调节阀门，且均与控制装置(14)的信号输出端电连接；所述第一压力检测装置(2)、第二压力检测装置(4)、第三压力检测装置(6)以及液位检测装置的信号输出端均与控制装置(14)的信号输入端电连接。
全文摘要
本发明属于自吸泵技术领域，具体涉及一种用于自吸泵的外环式高效启动系统及其启动方法。本外环式高效启动系统包括与水池相连通的主泵、泵入口调节阀、泵出口调节阀、气液分离装置、第一压力检测装置、第二压力检测装置和第三压力检测装置。本发明中的所有部件共同构成一个真空调节系统。所述真空调节系统用来促成液体在泵外循环管路中的循环流动，并造成主泵进水管路处于真空状态以向主泵内吸入气体和液体，主泵中吸入的气体在气液分离装置中得以排出，最终使主泵形成自吸，完成启动过程。本发明结构简单，启动快速，主泵流道简单、便于加工，流道流动性大为改良，运行时主泵也无需其他辅助系统造成泵内损失，因此大大提高了主泵的运行效率。
文档编号F04D29/00GK102840140SQ201210290869
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者刘广兵, 蒋青, 操松林, 吴生盼, 王蔷薇, 庞雷 申请人:合肥通用机械研究院